Transkripsi

1 JURNAL INFORMATIKA HAMZANWADI Vol. 2 No. 1, Mei 2017, hal ISSN: SOLUSI PERSAMAAN DIRAC UNTUK POTENSIAL POSCH-TELLER TERMODIFIKASI DENGAN POTENSIAL TENSOR TIPE COULOMB PADA SPIN SIMETRI MENGGUNAKAN POLINOMIAL ROMANOVSKI DENGAN SOFTWARE MATLAB Muhammad Djamaluddin 1, Kholida Ismatulloh 2 1 Fakultas Teknik Universitas Hamzanwadi 2 FKIP Universitas Hamzanwadi muhammad.djamaluddin@gmail.com Abstrak Energi relativistik dan fungsi gelombang untuk potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb pada kasus Spin Simetri diperoleh dari penyelesaian persamaan Dirac menggunakan metode Polinomial Romanovski. penyelesaian persamaan Dirac dengan polinomial Romanovski dilakukan dengan cara mereduksi persamaan diferensial orde dua menjadi persamaan tipe hipergeometri melalui substitusi variabel dan fungsi gelombang yang sesuai. Dengan membandingkan persamaan tipe hipergeometri dan persamaan diferensial standar untuk polinomial Romanovski diperoleh persamaan energi relativistik dan fungsi bobot. Energi relativistik diperoleh dari penyelesaian persamaan energi relativistik dengan menggunakan metode numerik menggunakan software Matlab Fungsi gelombang relativistik diperoleh dari fungsi bobot dan dinyatakan dalam bentuk polynomial Romanovski, baik untuk komponen bawah dan atas dari spin Dirac. Kata kunci: Persamaan Dirac, Potensial Poschl-Teller termodifikasi, Potensial tensor tipe Coulomb, Polinomial Romanovski, dan Spin Simetri. Abstract The relativistic energy and wave functions for modified Posch-Teller potential with Coulomb type tensor potential of spin cimetry be solved by Dirac equation using Romanovski polynomial. To solve the Dirac equation with Romanovski polynomial was reducing the two order differential equation to Hypergeometry differential equation with substituting of suitable variable and wave functions. By comparing type Hypergeometry equation and standard differential equation for Romanovski polynomial be solved relativistic energy equation and weight functions. Relativistic energy be obtained from energy relativistic solution by numerical method using software Matlab Relativistic wave functions were obtained from weight function and can be showed by Romanovski polynomial form both the lower and upper parts from spin Dirac. Keywords: Dirac equation, modified Posch-Teller potential, Coulomb type tensor potential, Romanovski polynomial, and spin cimetry. PENDAHULUAN Persamaan Dirac mendeskripsikan prilaku benda- benda subatomik yang ber-spin ½ pada elektron untuk potensial shape invariance sentral maupun non-sentral telah dikaji oleh beberapa peneliti dengan menggunakan metode Nikivarop Uvarop (NU [4,9-14]. Potensial fisis tersebut banyak digunakan untuk mendeskripsikan efek relativistik pada energi vibrasi-rotasi pada molekul yang berstruktur kompleks. Dengan mengasumsikan bahwa potensial skalar sama dengan potensial vektor maka persamaan Dirac tereduksi menjadi persamaan yang mirip/setipe 20

2 Muhammad Djamaluddin, Kholida Ismatulloh dengan persamaan Schrodinger. Dengan demikian persamaan Dirac satu dimensi dapat dipecahkan dengan metode yang digunakan untuk memecahkan persamaan Schrodinger. Persamaan Dirac untuk beberapa potensial hanya bisa memecahkan kasus spin simetri dan pseudospin simetri. Pada paper ini energi relativistik dan fungsi gelombang untuk potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb secara spasial dianalisis dengan polynomial Romanovski. Polynomial Romanovski pada awalnya diusulkan oleh S.J Routh dan 45 tahun kemudian dikaji ulang oleh V.I Romanovski. METODE Persamaan Dirac untuk potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb. Persamaan Schrodinger relativistik disebut sebagai persamaan Klein Gordon untuk spin bilangan bulat dan persamaan Dirac untuk spin ½. Deskripsi secara kuantitatif gerak partikel relativistik yang dipengaruhi oleh gaya medan yang direpresentasikan sebagai energi potensial partikel yang berspin 1/2 tersebut dinyatakan dalam bentuk persamaan diferensial yang disebut sebagai persamaan Dirac yaitu sebagai berikut, { } { } (1 Potensial Poschl-Teller termodifikasi merupakan bentuk potensial fungsi radial dan fungsi polar. Namun pada makalah ini potensial terkait hanya merupakan fungsi radial, disebabkan karena terjadi pada kasus spin Dirac spinor yang hanya mengacu pada fungsi radial. Maka persamaan potensial Poschl-Teller termodifikasi dinyatakan dengan persamaan (2.. / (2 Potensial tensor tipe Coulomb yang dinyatakan dengan persamaan (3. (3 Persamaan (2 dan (3 dimasukkan ke persamaan (1 maka didapatkan persamaan (4 yaitu: * + ( [( ] (4a 21

3 SOLUSI PERSAMAAN DIRAC UNTUK POTENSIAL POSCH-TELLER TERMODIFIKASI DENGAN POTENSIAL TENSOR * + ( [( ] (4b Dimana ( dan. adalah nomer kuantum yang berhubungan dengan nomer kuantum untuk spin simetri dan pseudospin simetri adalah, ( ( (5 Persamaan (4a merupakan persamaan Dirac pada spin simetri komponen atas, sedangkan (4b persamaan Dirac komponen bawah. Pada makalah ini pemakalah hanya membatasi pada spin simetri komponen atas saja Spin simetri terjadi apabila selisih antara dan adalah konstan, dan jumlah antara dan yang mempengaruhi sistem yang ditinjau dari. Metode Polinomial Romanovski Persamaan diferensial Hipergeometri yang dapat diselesaiakan dengan metode Polinomial Romanovski memiliki bentuk sebagai berikut: { } { } (6 Dengan Romanoivski dinyatakan dengan: adalah polynomial Romanovski. Fungsi gelombang untuk polynomial (7 HASIL DAN PEMBAHASAN Penyelesaian persamaan Dirac potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb menggunakan metode polinomial Romanovski untuk bagian radial pada kasus spin simetri komponen atas dilakukan substitusi persamaan (2 dan (3 ke persamaan (4a, sehingga diperoleh bentuk: 22

4 Muhammad Djamaluddin, Kholida Ismatulloh 0{ } ( 1 ( (8 dimana untuk mempermudah perhitungan, { } (9 (10 ( (11 Maka persamaan (6 dapat dituliskan kembali menjadi persamaan yang mirip dengan persamaan Scrhodinger yaitu 2 3 (12 Dengan mensubstitusi variabel, pada persamaan (12 dimana, kita dapatkan, ( ( - (13 Untuk memecahkan persamaan (13, kita menggunakan persamaan (6 yang merupakan fungsi gelombang baru, (14 Setelah itu memanipulasikan persamaan (12 dan (13, kita dapatkan, { }. { } { } / (15 Persamaan (15 dibuat menjadi persamaan diferensial orde duapolinomial Romanovski, dengan menjadikan suku yang berpenyebut, yang mana akan menjadi { } ( (16 { } Sehingga persamaan (12 menjadi (17 23

5 SOLUSI PERSAMAAN DIRAC UNTUK POTENSIAL POSCH-TELLER TERMODIFIKASI DENGAN POTENSIAL TENSOR { } ( (18 Dengan membandingkan parameter pada persamaan (6 dan (18, kita dapatkan hubungan sebagai berikut dan (19 Dari persamaan (16 dan (17, kita mempunyai ; sehingga. Maka demikian nilai dan dapat dituliskan sebagai berikut: (20 Nilai didapatkan dengan mensubstitusikan persamaan (17 dengan persamaan (6, maka. / (21 Dari persamaan (15 didapatkan (22 Dengan persamaan (19, (20 dan (22 akan didapatkan nilai spektrum energi untuk potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulombpada kasus spin simetri komponen atas adalah sebagai berikut: (23 atau. / (24 Hasil energi yang didapatkan pada kasus spin simetri komponen atas terlihat pada tabel 1. Tabel 1. Hasil perhitungan energi untuk potensial Poshcl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb pada kasus spin simetri komponen atas M = 3, Cs = 5 fm,. Untuk =

6 Muhammad Djamaluddin, Kholida Ismatulloh Untuk = ,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Enk0, n=0, kappa -3,- 4,-5,-6 Enk1, n=1, kappa -3,- 4,-5,-6 Enk0, n=0, kappa 2,3,4,5 Enk1, n=1, kappa 2,3,4,5 Gambar 1. Hasil perhitungan spektrum energi dengan H=0 pada n tertentu. 25

7 SOLUSI PERSAMAAN DIRAC UNTUK POTENSIAL POSCH-TELLER TERMODIFIKASI DENGAN POTENSIAL TENSOR 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Enk0, n=0, H=0.1 Enk1, n=1, H=0.1 Enk0, n=0, H=0.1 Enk1, n=1, H= , Gambar 2. Hasil perhitungan spektrum energi dengan H=0.1 pada n tertentu. KESIMPULAN Solusi persamaan Dirac untuk potensial Poschl-Teller termodifikasi dengan potensial tensor tipe Coulomb menggunakan polynomial Romanovski pada kasus spin simetri. Apabila H=0 maka nilai pada saat n tertentu, sedangkan pada saat H>0 maka nilai energi ini sesuai dengan aturan ( pada kasus ini terjadi proses degenerasi energi pada nukleon. Pada kasus spin simetri hasilnya selalu positif yang dihitung dengan Pemprograman komputer yaitu Matlab DAFTAR PUSTAKA [1] A. Suparmi,. C. Cari,. and Deta. Exact Solution of Dirac Equation for Scarf potential with New Tensor Coupling potential for Spin and Pseudospin Symmetries Using Romanovski Polynomial. Diterima untuk dipublikasikan pada Journal Chinese Physics B sebagai artikel No Akan dipublikasikan pada juli 2014 sampai halaman 12. [2] A. Suparmi,. C. Cari. Solution of Dirac Equation for q-deformed Eckart potensial with Yukawa-type Tensor Interaction for Spin dan Pseudospin simetry Using Romanovski Polynomial. Atom Indonesia Vol. 39. No hal [3] Arda A, Server R Non central potential, exact solution and laplace transform approach. Ar Xiv: v (math-ph. [4] C. Cari., A. Suparmi Approximate Solution of Schrodinger equation for Trigonometric Scarf Potential with the Poschl-Teller Non-central Potential Using NU Method. IOSR Journal of Applied Physics (IOSR-JAP ISSN: , Vol. 2 Issue 3, pp

8 Muhammad Djamaluddin, Kholida Ismatulloh [5] C. Cari,. A. Suparmi,. U. A Deta. Solution of Dirac Equation for Cotangent Potential with Coulomb- type Tensor Interaction for Spin and Pseudospin Symetry Using Romanovski Polynomial. Makara journal of Science. Vol. 17. No Hal [6] Greene R L,. and Aldrich C Phys. Rev. A [7] Ikhdair S M,. and Sever R Applied Math Comput [8] Ikot, A. N. and Akpabio, L. E Approximate Solution of the Schrodinger Equation with Rosen-Morse Potential Including the Centrifugal Term. Applied hysics Research. Vol. No. 2, pp [9] Cari. Mekanika Kuantum. Cetakan pertama. Surakarta, UNS PRESS [10] Suparmi. Mekanika Kuantum II. Cetakan pertama. Surakarta. Jurusan Fisika MIPA UNS